Стратегічні підходи до зменшення ризиків руйнування бурильних колон на основі систем інженерного моніторингу

Автор(и)

  • Н.Я. Данилюк Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м.Івано-Франківськ

DOI:

https://doi.org/10.33216/1998-7927-2025-290-4-27-40

Ключові слова:

ризики руйнування, інженерний моніторинг, оптимізація буріння, технології прогнозування, інтернет речей (IoT), безпека бурових операцій

Анотація

У сучасній нафтогазовій промисловості питання підвищення довговічності бурильних установок є ключовим для забезпечення ефективності та економічної доцільності видобутку ресурсів. Діяльність у жорстких умовах експлуатації призводить до інтенсивного зношення обладнання, що обумовлює необхідність застосування новітніх технологій для його захисту. Одним із перспективних напрямів у цьому контексті є впровадження BIM-технологій (Building Information Modeling), які сприяють покращенню управління життєвим циклом обладнання, оптимізації процесів технічного обслуговування та прогнозуванню зносу. У статті проведено комплексний аналіз впливу корозійних середовищ на матеріали бурильних установок, визначено основні чинники, що призводять до деградації конструктивних елементів, та розглянуто сучасні методи їх захисту. Зокрема, увага приділена використанню антикорозійних покриттів, модифікованих матеріалів і катодного захисту. Крім того, розглянуто можливості застосування BIM-технологій для моніторингу стану бурильного обладнання в реальному часі, що дозволяє своєчасно виявляти дефекти, мінімізувати ризики аварій та збільшувати експлуатаційний ресурс установок. Дослідження показало, що інтеграція BIM-моделей з методами прогнозної аналітики та системами технічного обслуговування дозволяє значно зменшити витрати на ремонт і простої обладнання. Це, у свою чергу, забезпечує підвищення загальної ефективності нафтогазових підприємств та сприяє їх стійкому розвитку. Автори підкреслюють важливість подальших досліджень у сфері цифрового моделювання для підвищення довговічності бурильних установок та розробки нових стандартів управління технічним станом обладнання. Результати роботи можуть бути корисними для інженерів, які займаються проектуванням і експлуатацією бурильного обладнання, а також для науковців, що досліджують перспективні методи захисту матеріалів у нафтогазовій галузі. Подальші дослідження у цьому напрямку мають потенціал значно покращити надійність обладнання та знизити операційні витрати, що є критично важливим фактором для енергетичної безпеки та економічної стабільності галузі. 

Посилання

1. Івасів В. М., Гриджук Я. С., Юрич Л. І. Analysis of destruction causes of drill string elements // Technology audit and production reserves. 2014. № 6. С. 15. DOI: 10.15587/2312-8372.2014.31838.

2. Витязь О. Ю., Грабовський Р. С., Тирлич В. В., Артим В. І. Оцінка впливу динамічних навантажень на умови руйнування труб бурильних колон під час спуско-підіймальних операцій // Науковий вісник Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу. 2018. С. 38–47.

3. Артим В. І. Оцінка пошкоджуючої дії асиметричного навантаження на елементи бурильних і штангових колон // Нафтогазова енергетика. 2009. № 4. С. 26–32.

4. Крижанівський Є. І. Вплив асиметрії циклу на опір корозійної втоми з’єднань бурильних труб // Фізико-хімічна механіка матеріалів. 1990. Т. 26, № 4. С. 87–89.

5. Джус А. П., Лисканич М. В. Вплив асиметрії навантаження на характеристики втомного руйнування елементів бурильної колони // Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ. 2010. № 2. С. 54–58.

6. Кийко Л. М. Методи та засоби контролю різьбових з’єднань трубних колон : дис. … д-ра техн. наук : 05.05.12. Івано-Франківськ, 2002. URL: https://uacademic.info/ua/document/ 0402U000952 (дата звернення: 18.09.2024).

7. Івасів В. М. Методи та засоби управління бурильною колоною для забезпечення її надійності : дис. … д-ра техн. наук : 05.05.12. Івано-Франківськ, 1999. URL: https://uacademic.info/ua/document/0599U000334 (дата звернення: 21.08.2024).

8. Рачкевич Р. В. Розвиток наукових основ забезпечення працездатності колон бурильних і насосно-компресорних труб : дис. … д-ра техн. наук : 05.15.10. Івано-Франківськ, 2018. URL: https://uacademic.info/ua/document/0518U000405 (дата звернення: 18.09.2024).

9. Данилюк Н. Я., Артим В. І. Огляд методів і засобів інформаційної підтримки життєвого циклу бурильних установок на основі BIM-технології // Науковий вісник Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу. 2024. № 1(56). С. 34–48. URL: https://doi.org/10.31471/1993-9965-2024-1(56)-34-48 (дата звернення: 18.09.2024).

10. Рачкевич Р. В., Слободян В. І., Івасів В. М., Артим В. І. Довговічність трубних колон за складного напружено-деформованого стану // Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ. 2016. № 4. С. 25–33. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/rrngr_2016_4_4 (дата звернення: 21.08.2024).

11. Гриджук Я. С. Прогнозування довговічності елементів бурильної колони при вібраційному навантаженні : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.05.12 / Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу. Івано-Франківськ, 2013. 20 с.

12. Данилюк Я. М. Прогнозування довговічності бурильних колон з використанням засобів геометричного контролю труб // Методи та прилади контролю якості. 2002. № 8. С. 6–10.

13. Рачкевич І. О. Прогнозування втомної довговічності елементів бурильної колони на основі машинного навчання // Український науковий журнал. 2021. URL: https://uacademic.info/ua/document/0821U102160 (дата звернення: 18.09.2024).

14. Демків І. В., Ковальчук О. А. Аналіз концепції цифрових двійників: історія розвитку та сучасне застосування // Електронний архів ТНТУ. 2022. С. 179–180.

15. Industrial Internet Consortium. Цифрові двійники для промислового застосування. ATEP KPI, 2020 (дата звернення: 18.09.2024).

16. Цифрові двійники: що це за технологія і як вона допоможе відновити Україну. PSM7.com, 2023 (дата звернення: 18.09.2024).

17. Витязь О. Ю. Розвиток наукових основ оцінки роботоздатності колон бурильних та гнучких труб : дис. … д-ра техн. наук : 05.15.10. Івано-Франківськ : Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, 2021. 350 с.

18. Рачкевич Р. В. Розвиток наукових основ забезпечення працездатності колон бурильних і насосно-компресорних труб на ділянках похило-скерованих і горизонтальних свердловин із урахуванням просторової жорсткості : дис. канд. техн. наук : 05.15.10. Івано-Франківськ : Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, 2016. 200 с.

19. Чернов Б. О., Сімків М. Є., Чернов В. Б. Методи підвищення довговічності елементів бурильної колони // Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ. 2008. № 4(29).

20. Markom A. M., Saharudin S., Hisham M. H. Systematic Review of Fiber-Optic Distributed Acoustic Sensing: Advancements, Applications, and Challenges // SSRN. 2025 (дата звернення: 18.09.2024).

21. Wang B., Zhan Z., Cheng M. Distributed acoustic sensing technology in marine geosciences // Geodesy and Geodynamics. 2024. Vol. 15, No. 5. P. 345–359.

22. Витязь О. Ю. Прогнозування довговічності бурильних колон з використанням засобів неруйнівного контролю // Науковий вісник Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу. 2023. № 2. С. 45–52.

23. Li H., Bao X. Optical Fiber Distributed Acoustic Sensors: A Review // IEEE Sensors Journal. 2021. Vol. 21, No. 11. P. 12792–12803.

24. Zhang Y., Wang D. Distributed Acoustic Sensing With Sensitivity-Enhanced Optical Cable // IEEE Photonics Technology Letters. 2020. Vol. 32, No. 24. P. 1525–1528.

25. Витязь О. Ю. Вплив експлуатаційних дефектів на роботоздатність бурильних колон // Науковий вісник Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу. 2023. № 3. С. 33–40.

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-05-17